Agnès PONTRE LYON REGULATION NERVEUSE DE L’ACTIVITE CARDIAQUE Travaux des Actions Académiques Mutualisées •Terminale ST2S Niveau Thème du programme Situations pédagogiques •Pôle 6 - Cœur et circulation sanguine Partie 6.5 La régulation cardiaque •une séance de TD informatisée •Durée : 2h •Classe dédoublée Liens internet Compétences B2i animation réflexe achiléen (biologieenflash) http://www.biologieenflash.net/animation.php?ref=bio-0027-3 animation heartrégulation de Laurent Martorell http://www.ac-creteil.fr/biotechnologies/doc_heartregulation.htm http://vgovignon.wordpress.com/tag/reflexe-myotatique/ •S'approprier un environnement informatique de travail •S'informer, se documenter •Traiter et exploiter des données •un poste avec connexion internet par binôme Matériels TICE Mots clés •arc réflexe, barorécepteurs, nerfs moteurs, nerfs sensitifs, hypotension, centre nerveux cardiomodérateur, centre nerveux cardio-accélérateur. Votre avis nous intéresse, merci de répondre à notre enquête concernant ce scénario. Élève, cliquer ici. Professeur, cliquer ici. Grâce au tissu nodal, le cœur possède un fonctionnement autonome qui le distingue des autres muscles striés. Son fonctionnement n’est pas contrôlé par le SN somatique : il est Page 1 Agnès PONTRE LYON impossible d’exercer un contrôle volontaire du rythme cardiaque. Cependant, le rythme cardiaque est régulé par le SN végétatif afin d’adapter la fréquence cardiaque aux besoins de l’organisme. Cette adaptation de l’activité cardiaque aux besoins de l’organisme est une activité réflexe involontaire. Activité n°1 : LES ACTEURS DE L’ARC REFLEXE CARDIAQUE Objectifs Durée conseillée • Identifier les composants d’un réflexe • Localiser au niveau anatomique les acteurs de l’arc reflexe cardiaque • 30 min Ouvrir l’animation sur le réflexe achilléen (http://www.biologieenflash.net/animation.php?ref=bi o-0027-3 ) Répondre à la question 1. Lire le document 2. Répondre aux questions 2,3 et 4. Consignes Questions 1- Après avoir visualisé l’animation, compléter le schéma du document 1 en utilisant les mots en gras dans le texte. 2- Localiser les récepteurs sensoriels qui perçoivent les variations de pression sanguine (=stimulus). 3- Désigner les centres nerveux impliqués dans la régulation cardiaque. 4- Nommer les nerfs qui relient les centres nerveux au système cardiovasculaire. Page 2 Agnès PONTRE LYON Activité n°2 : ROLES DES NERFS IMPLIQUES DANS L’ARC REFLEXE CARDIAQUE Objectifs Durée conseillée • Mettre en évidence les deux types de nerfs : sensitif et moteur •Déduire des expériences, le rôle de chaque nerf dans l’activité cardiaque • 1h10 Ouvrir l’animation heartregulation. Cliquer sur les expériences de stimulation. Répondre aux questions 1 à 3. Consignes Afin de déterminer quels sont les nerfs sensitifs et moteurs, on sectionne puis on stimule chaque extrémité du nerf sectionné afin de déterminer le sens de propagation du message nerveux dans le nerf. Cliquer sur les expériences de section-stimulation, puis répondre aux questions 4 à 10. Compléter le bilan sur l’arc réflexe cardiaque du document 3 Questions 123- Observer l’effet d’une stimulation du nerf X. En déduire l’action de ce nerf sur le rythme cardiaque. Même question pour les expériences de stimulation 2 et 4. Interpréter les résultats de la stimulation simultanée du nerf X et du nerf cardiaque. 4- Observer l’effet d’une section du nerf X, puis celle du nerf cardiaque. En déduire si ces nerfs ont une action permanente ou ponctuelle sur le rythme cardiaque. 5- Observer l’expérience de section du nerf X puis stimulation du bout central. Noter le résultat de l’oscilloscope. 6- Observer l’expérience de section du nerf X puis stimulation du bout périphérique. Noter le résultat de l’oscilloscope. 7- Déduire des réponses précédentes, le sens de propagation des potentiels d’action dans ce nerf. Conclure sur le type de nerf. 8- Reprendre les questions 5 à 7 pour le nerf cardiaque. 9- Reprendre les questions 5 à 7 pour le nerf de Cyon. 10- Déduire des questions 1 à 9, le nom du nerf moteur du système parasympathique et celui du système orthosympathique. 11- Compléter le bilan sur l’arc réflexe cardiaque du document 3 à l’aide des informations précédemment obtenues. Page 3 Agnès PONTRE LYON Activité n°3 : FONCTIONNEMENT DE L'ARC REFLEXE CARDIAQUE LORS D'UNE VARIATION DE PRESSION ARTERIELLE Objectifs Durée conseillée • Faire la synthèse des observations précédentes afin de construire l’arc réflèxe cardiaque •Adapter l’arc reflèxe cardiaque dans le cas d’une diminution de la pression artérielle • 20 min Consignes A partir des réponses aux activités 2 et 3, compléter l’arc réflexe cardiaque dans chacune des situations évoquées dans les questions 1 et 2. Questions 1- En cas d’hypertension, les barorécepteurs sont excités ce qui génèrent des potentiels d’action dans les nerfs sensitifs. Compléter le document 4 sur l’arc réflexe cardiaque en désignant les acteurs de l’arc réflexe cardiaque, puis surligner le trajet de l’influx nerveux en cas d’hypertension. 2- En cas d’hémorragie, l’hypovolémie entraîne une hypotension. Les barorécepteurs ne sont plus stimulés. Compléter le document 4B en désignant les acteurs de l’arc réflexe cardiaque, puis surligner le trajet de l’influx nerveux en cas d’hémorragie. Page 4 Agnès PONTRE LYON ANNEXES Les composants de l’arc réflexe Document 1 : Les acteurs d’un réflexe Un réflexe est une réponse automatique involontaire à une stimulation. L’arc réflexe correspond au trajet suivi par l’influx nerveux déclenché par le stimulus. Suite au stimulus, l’influx nerveux naît au niveau d’un récepteur sensoriel excité. Il est transmis par un nerf sensitif à un centre nerveux qui l’intègre et renvoie à son tour, un message nerveux via un nerf moteur, à un organe effecteur (muscle ou glande). Celui-ci répond alors de façon adaptée. ………. ………. Document 2 : Description anatomique de l’innervation cardiaque Comme tout organe à fonctionnement involontaire et participant à une fonction de nutrition, le cœur est innervé par le système nerveux végétatif qui comprend le système orthosympathique (dont l’action est cardioaccélératrice) et le système parasympathique dont l’action est cardiomodératrice. Hémisphère cérébral Centre bulbaire orthosympatique Centre bulbaire parasympatique Nerf de Cyon Bulbe rachidien Nerf de Héring Centre médullaire orthosympatique Nerf X Plusieurs nerfs relient le cœur au système nerveux central. Sinus carotidien Barorécepteurs Nerf cardiaque Le nerf X et le nerf cardiaque en provenance des centres nerveux bulbaire et médullaire, font synapse dans la paroi auriculaire au voisinage du nœud sinusal et du nœud septal. Les nerfs de Héring et de nerf Cyon partent respectivement, du sinus carotidien et de la crosse aortique, et rejoignent le bulbe rachidien. De plus, la paroi de l’aorte et du sinus carotidien contient des barorécepteurs sensibles aux variations de pression. D’après le Manuel Biologie et physiopathologie humaines, Nathan technique Page 5 Agnès PONTRE LYON Document 3 : Bilan sur l’arc réflexe cardiaque L’activité cardiaque est régulée par le SN végétatif qui comprend: -le système parasympathique formé par les nerfs sensitifs (nerf de …………. et de ……….), un centre nerveux bulbaire et un nerf ………………. (le nerf X). Il participe à « la mise au repos » du coeur. Son action est cardio-…………………… -le système orthosympathique formé par les centres nerveux …………….. et ……………., le nerf …………………(nerf moteur). Il participe à « la mise en alerte » du corps. Son action est cardio-…………………………. Lorsque le centre bulbaire parasympathique est stimulé, il inhibe instantanément le centre bulbaire orthosympathique par l’intermédiaire d’un neurone inhibiteur. Lorsque le centre bulbaire parasympathique n’est pas stimulé, l’inhibition est alors levée : le centre bulbaire orthosympathique est alors activé. Document 4 : Schéma bilan de l’arc réflexe cardiaque A- Centres Nerveux Centre ………………. parasympathique Nerf moteur: …………………. Centre ………………. orthosympathique Nerfs sensitifs: -…………………. -…………………. B- Centre ………………. orthosympathique Nerf moteur: …………………. Effecteurs: …………………. Récepteurs: …………………. Centres Nerveux Stimulus: Hypertension Centre ………………. parasympathique Réponse: Diminution du débit cardiaque Nerf moteur: …………………. Centre ………………. orthosympathique Nerfs sensitifs: -…………………. -…………………. Centre ………………. orthosympathique Nerf moteur: …………………. Effecteurs: …………………. Récepteurs: …………………. Stimulus: Hypotension Réponse: Augmentation du débit cardiaque Page 6